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ϕ690 mm大尺寸gh4738合金真空自耗重熔数值模拟与工业试验

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特殊钢 2024年第4期45卷 55-60页

作者：赵朋桂凯璇曲敬龙杨树峰北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺,提高铸锭均质化、洁净化水平,采用数值模拟与工业试验相结合的方法,研究了ϕ690 mm锭型gh4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明,随着熔炼的进行,模拟的熔池由... 详细信息

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺,提高铸锭均质化、洁净化水平,采用数值模拟与工业试验相结合的方法,研究了ϕ690 mm锭型gh4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明,随着熔炼的进行,模拟的熔池由“浅平”形逐渐向“浅U”形转变,熔炼500 min后,熔池逐渐趋于稳定,冶炼过程最大熔池深度和糊状区宽度分别为200.88、72.38 mm。稳定熔炼期间,铸锭表面和中心的冷却速率分别为0.126、0.009 K/s,高度超过0.4 m后,铸锭冷却速率基本维持稳定。模拟了6种粒径的夹杂物在熔池中的运动轨迹,>20μm的夹杂物在熔池内作螺旋运动,大部分在熔池表面与铸锭侧壁接触面被捕获,≤10μm的夹杂物进入熔池后沿熔池底部向内运动,最终停留在铸锭内部,与工业铸锭检测值基本一致。

关键词：镍基高温合金真空自耗重熔数值模拟熔池夹杂物 gh4738合金

φ690 mm大尺寸gh4738合金真空自耗重熔数值模拟与工业试验

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特殊钢 2024年

作者：赵朋桂凯璇曲敬龙杨树峰北京科技大学冶金与生态工程学院北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京钢研高纳科技股份有限公司

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺，提高铸锭均质化、洁净化水平，采用数值模拟与工业试验相结合的方法，研究了φ690 mm锭型gh4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明，随着熔炼的进行，模拟的... 详细信息

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺，提高铸锭均质化、洁净化水平，采用数值模拟与工业试验相结合的方法，研究了φ690 mm锭型gh4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明，随着熔炼的进行，模拟的熔池由“浅平”形逐渐向“浅U”形转变，熔炼500 min后，熔池逐渐趋于稳定，冶炼过程最大熔池深度和糊状区宽度分别为200.88、72.38 mm。稳定熔炼期间，铸锭表面和中心的冷却速率分别为0.126、0.009 K/s，高度超过0.4 m后，铸锭冷却速率基本维持稳定。模拟了6种粒径的夹杂物在熔池中的运动轨迹，>20μm的夹杂物在熔池内作螺旋运动，大部分在熔池表面与铸锭侧壁接触面被捕获，≤10μm的夹杂物进入熔池后沿熔池底部向内运动，最终停留在铸锭内部，与工业铸锭检测值基本一致。

关键词：镍基高温合金真空自耗重熔数值模拟熔池夹杂物 gh4738合金

gh4738合金高通量双锥试样设计及晶粒组织演变

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中国有色金属学报 2023年

作者：韩屹章曲敬龙杨成斌王广磊张华江亮陈淑英孟范超四川钢研高纳锻造有限责任公司烟台大学精准材料高等研究院北京钢研高纳科技股份有限公司变形高温合金事业部

在高温合金领域，双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对gh4738高温合金，本文通过有限元分析，设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样，并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性。进而研究了... 详细信息

在高温合金领域，双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对gh4738高温合金，本文通过有限元分析，设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样，并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性。进而研究了合金在变形温度为1000-1160 ℃，应变速率为2和14 s-1，工程应变为30%、50%、70%下的晶粒演变。结果表明：等效应变速率的波动影响变形后合金的晶粒尺寸，并且具有变形温度依赖性。所设计的双锥试样有利于精确研究等效应变与晶粒组织关系。热压缩实验表明，合金的软化以非连续动态再结晶为主，热加工窗口为变形温度1030-1080 ℃，应变速率14 s-1，工程应变50%-70%。本文为高通量双锥试样设计提供了参考，并可为gh4738合金部件制造给予工艺指导。

关键词： gh4738合金高通量双锥试样热加工工艺晶粒组织

gh4738合金热变形行为及螺栓热镦模拟研究

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GH4738合金热变形行为及螺栓热镦模拟研究

作者：李吉晓河北科技大学

学位级别：硕士

gh4738合金是γ′相沉淀硬化变形高温合金,具有优异的室温和高温机械性能和抗腐蚀、抗氧化性,被广泛应用在航空航天发动机和燃气轮机的高温部件,例如涡轮盘、紧固件。gh4738合金因合金化程度高,变形抗力大,可变形温度窄,热加工过程中工... 详细信息

gh4738合金是γ′相沉淀硬化变形高温合金,具有优异的室温和高温机械性能和抗腐蚀、抗氧化性,被广泛应用在航空航天发动机和燃气轮机的高温部件,例如涡轮盘、紧固件。gh4738合金因合金化程度高,变形抗力大,可变形温度窄,热加工过程中工艺参数控制不当极易出现粗晶、混晶,严重降低材料的力学性能。为了优化热加工工艺参数,本论文系统研究了gh4738合金的热变形行为和微观组织演变规律,得出如下结论:Gleeble热压缩曲线表明应力-应变曲线为典型的动态再结晶(DRX)特征,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,在较高应变速率(5～10 s)下,曲线在真应变为0.7时表现出明显的流动软化,可归因于DRX导致的持续软化作用;在较低的应变速率(0.01～0.1 s)下,曲线在真应变为0.7时达到稳定状态,这主要由于变形导致的加工硬化与DRX软化达到了平衡。通过Gleeble热压缩曲线建立了本构方程和热加工图。热加工图分析显示gh4738合金的最优加工窗口为1040～1080℃,0.06～0.74 s以及1080～1100℃,0.165～1.49 s。显微组织观察表明,当变形温度为1120℃时,应变速率为0.01～0.1 s时,发生完全DRX,随着温度的升高和应变速率的降低,DRX体积分数和晶粒尺寸不断增加;当变形温度为1000～1040℃,应变速率为1 s时,DRX导致晶粒细化;当变形温度为1080～1120℃,应变速率为1 s时,高温驱动晶界移动,导致晶粒明显长大。基于修正的Avrami方程,构建了gh4738合金的临界应变模型,动态再结晶体积分数模型以及DRX晶粒尺寸模型。利用所建立的gh4738合金的本构方程、动态再结晶体积分数模型及DRX晶粒尺寸模型进行了等温压缩及螺栓热镦模拟。对比等温压缩有限元模拟与实验观察的DRX体积分数,相关性系数R为0.977,平均相对误差为7.01%,表明拟合度较高,模型较为精准。螺栓热镦模拟结果表明,坯料在热镦过程中变形不均匀,头部与模具接触的位置易产生大晶粒,导致混晶。对比了螺栓试样与有限元模拟的不同区域的晶粒尺寸,结果吻合较好。该研究可以为优化技术参数和预测航空航天螺栓锻造的微观结构提供指导。

关键词： gh4738合金本构方程热加工图 DRX模型有限元模拟晶粒尺寸

gh4738合金涡轮盘锻造过程的集成式模拟及应用

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金属学报 2014年第7期50卷 821-831页

作者：李林翰董建新张麦仓姚志浩北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

基于gh4738合金的热流变应力模型及晶粒组织演变模型,提出并实现了利用Deform3DTM软件对该合金涡轮盘从自由锻前预热直至模锻完成的整个锻造过程的集成式模拟.借助集成式模拟实现了对锻件在整个锻造过程中温度、平均晶粒尺寸等参数的定... 详细信息

基于gh4738合金的热流变应力模型及晶粒组织演变模型,提出并实现了利用Deform3DTM软件对该合金涡轮盘从自由锻前预热直至模锻完成的整个锻造过程的集成式模拟.借助集成式模拟实现了对锻件在整个锻造过程中温度、平均晶粒尺寸等参数的定量控制.同时采用直径300mm涡轮盘的实际锻造结果验证了所用模型和该模拟方法的可靠性.最后,把集成式模拟运用于直径1450mm涡轮盘盘件的锻造过程模拟,并根据模拟优化方案在8×104t锻压机下成功锻制直径1450 mm涡轮盘盘件.为大型变形高温合金涡轮盘的锻造成型提供了工艺优化的理论依据和研究方法.

关键词： gh4738合金涡轮盘集成式模拟

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gh4738合金高温扩散退火工艺

金属热处理 2020年第10期45卷 48-53页

作者：苏醒史松宜吕旭东钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

借助于Thermal-calc热力学软件计算了合金的平衡凝固相图,以此为依据制定了高温扩散退火处理的试验参数。利用OM和SEM观察了gh4738合金的铸态偏析状况,并用EPMA技术研究了合金铸态以及不同高温扩散退火制度下的元素偏析规律。结果表明,... 详细信息

借助于Thermal-calc热力学软件计算了合金的平衡凝固相图,以此为依据制定了高温扩散退火处理的试验参数。利用OM和SEM观察了gh4738合金的铸态偏析状况,并用EPMA技术研究了合金铸态以及不同高温扩散退火制度下的元素偏析规律。结果表明,铸态合金中Ti元素偏析最为严重,高温扩散退火处理后Ti元素偏析得到明显改善,经1200℃×50 h的高温处理后效果最为显著,同时计算了残余偏析指数随温度的变化曲线,计算结果和试验结果基本吻合。

关键词： gh4738合金元素偏析扩散退火电子探针

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gh4738合金冷拉棒材表面裂纹缺陷分析

金属热处理 2019年第8期44卷 243-245页

作者：吕晶晶宋金贵魏明霞中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司技术中心

针对gh4738合金冷拉棒材加工螺母过程中发现的表面裂纹缺陷,通过金相组织分析、超声波探伤、模拟试验、力学性能测试等研究,分析了缺陷的性质及缺陷产生的原因,并研究了表面裂纹对零件性能的影响。结果表明:gh4738合金螺母表面发现的裂... 详细信息

针对gh4738合金冷拉棒材加工螺母过程中发现的表面裂纹缺陷,通过金相组织分析、超声波探伤、模拟试验、力学性能测试等研究,分析了缺陷的性质及缺陷产生的原因,并研究了表面裂纹对零件性能的影响。结果表明:gh4738合金螺母表面发现的裂纹缺陷是合金冷拉棒材带来的缺陷,是在棒材轧制过程产生,后经过多次氧化所致。棒材的近表面纵向裂纹对棒材室温拉伸强度和剪切强度影响不大。

关键词： gh4738合金冷拉棒材表面裂纹

Al、Ti元素对热处理gh4738合金γ'相溶解规律的影响

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热加工工艺 2022年第12期51卷 93-96页

作者：刘湘斌王涛陈爽韦康付书红李钊万志鹏中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

对不同化学成分的gh4738合金开展等温热处理实验,研究了合金成分对γ’相溶解规律的影响。实验结果表明,Al+Ti元素的含量是影响γ’相溶解温度的关键因素,随着Al+Ti元素含量的升高,γ’相的溶解温度也呈现出逐渐升高的趋势。此外,Mo、Cr... 详细信息

对不同化学成分的gh4738合金开展等温热处理实验,研究了合金成分对γ’相溶解规律的影响。实验结果表明,Al+Ti元素的含量是影响γ’相溶解温度的关键因素,随着Al+Ti元素含量的升高,γ’相的溶解温度也呈现出逐渐升高的趋势。此外,Mo、Cr、C等元素也通过影响Al、Ti元素在基体中的过饱和度来影响γ’相的溶解行为。当Mo、Cr含量较高时,会降低Al、Ti元素在基体中的溶解度,从而提高γ’相的溶解温度。而C元素通过与Al、Ti等元素形成碳化物,从而影响γ’相的溶解温度。

关键词： gh4738合金 γ’相溶解合金含量热处理

gh4738合金热加工工艺窗口的表征与验证

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锻压技术 2021年第5期46卷 207-215,227页

作者：王龙祥王建国刘东王海平徐文帅赵兴东佟健秦卫东航空工业贵州安大航空锻造有限责任公司贵州安顺561000 西北工业大学材料学院陕西西安710072 西北工业大学国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心陕西西安710072 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043 陕西宏远航空锻造有限责任公司陕西西安710072

为了研究gh4738合金的热变形特性,选用锥形试样采用近等温热压缩实验获得了gh4738合金不同热力学参数(温度、应变)下经过1020℃固溶后的组织,研究了gh4738合金不同热力学参数下的组织演变规律。通过对不同热力学参数条件下合金晶粒(主... 详细信息

为了研究gh4738合金的热变形特性,选用锥形试样采用近等温热压缩实验获得了gh4738合金不同热力学参数(温度、应变)下经过1020℃固溶后的组织,研究了gh4738合金不同热力学参数下的组织演变规律。通过对不同热力学参数条件下合金晶粒(主要包括再结晶小晶粒的百分比和晶粒尺寸极差)的研究,建立了gh4738合金热加工工艺窗口。通过对gh4738合金热加工工艺窗口的分析得出,在gh4738合金变形过程中要想获得较为均匀的组织,宜采取高温小变形(温度应高于1030℃,应变应小于0.5)或大变形(应变应在2.0以上)的变形方案。最后,采用模锻成形验证了热加工工艺窗口的准确性。

关键词： gh4738合金锥形试样热加工工艺窗口热变形